专利名称：一种包含故障驱动单元的汽车远程监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控系统，特别涉及一种车载监控系统。
背景技术：
ECU (Electronic Control Unit)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。 从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器(CPU)、存储器0 011、、肌11)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量(这里以喷油喷嘴系统用E⑶为例)。电控单元由微型计算机、输入、 输出及控制电路等组成。为了简化电路和降低成本，汽车上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络技术，将整车的ECU形成一个网络系统，也就是CAN数据总线。控制器局域网CAN (Controller Area Network)作为一种多线路网络通信系统，以其时分多主、非破坏性总线仲裁和自动检错重发等灵活、可靠的通信技术，及低廉的价格， 被广泛地应用于工业自动化生产线、汽车、传感器、医疗模块、智能化大厦、电梯控制、环境控制等分布式实时系统。MCU (Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种1/0接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。全球移动通讯系统Global System of Mobile communication就是众所周知的 GSM，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。GSM标准的无处不在使得在移动电话运营商之间签署"漫游协定"后用户的国际漫游变得很平常。GSM较之它以前的标准最大的不同是他的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代QG)移动电话系统。这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98 %的M颗GPS卫星星座已布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。另外一种解释为G/s (GB per s)。随着人们的工作和生活的不断变化，车辆的行驶区域，已远远超越车辆所在的行政区域范围。然而，车辆故障要到维修厂(4S店)诊断，显然不能满足车主的需求。当行驶在去机场接重要客人的路上时，发动机指示灯报警；当以每小时120km高速行驶在高速公路上时，ABS指示灯报警；当这些问题发生时，安全行车的潜意识告诉驾驶员，要靠边停车，等待道路救援把车拖到维修厂。系统检测后排除故障，往往需要1天的时间。也许检测结果是车辆出现安全隐患，也许检测结果只是个偶然的故障码，但事情的结果却是，无法接到重要的客人，中断了从A城市抵达B城市的旅程。目前，汽车使用中出现下列问题1、车辆故障诊断没有标准化，导致诊断成本高，车辆需要到本车系的4S店。2、用户需要将车辆送到4S店进行故障排除，少则1天多则数天，给用户带来不便。3、全面的诊断，需要特殊的装备和训练有素的操作人员，快修店不具备诊断的条件。
实用新型内容为了克服现有技术的缺陷，本实用新型公开了一种包含故障驱动单元的汽车远程监控系统，该系统能够实现汽车的远程诊断，不需要汽车进入4S店，汽车故障信息、GPS坐标信息，通过无线传输到控制中心，由控制中心专家判断是否要进行维修，要进行维修的， 将诊断结果及维修建议，传送给故障车附件的维修厂，进行故障排除。本系统的故障驱动单元能够实时检测从MCU中得到ECU数据，一旦发现异常立即进行系统报警，方便用户和远程控制中心进行及时问题处理，避免更大的损失。本实用新型的技术方案如下一种包含故障驱动单元的汽车远程监控系统，包括汽车、安装于汽车上的远程车载诊断终端以及远程控制中心；所述远程控制中心与所述远程车载诊断终端无线连接；所述远程车载诊断终端进一步包括:MCU、故障驱动单元；所述故障驱动单元与所述MCU连接。较佳地，所述远程车载诊断终端还包括LED驱动单元；所述LED驱动单元分别与所述MCU和故障驱动单元连接；且所述故障驱动单元与所述MCU作双向通讯。较佳地，所述系统还包括故障指示灯；所述LED驱动单元分别与所述故障指示灯以及MCU连接。与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下；本实用新型设置电源指示灯、GPRS指示灯以及故障指示灯；方便用户得知远程车载诊断终端的运行情况。本系统的故障驱动单元能够实时检测从MCU中得到ECU数据，一旦发现异常立即进行系统报警，方便用户和远程控制中心进行及时问题处理，避免更大的损失。
图1为本实用新型实施例的结构原理图；[0025]图2为本实用新型实施例存储器模块存取数据流程图；图3为本实用新型实施例GPS模块接受流程图；图4为本实用新型实施例故障驱动单元的工作流程图；图5为本实用新型实施例软件系统流程图；图6为本实用新型实施例硬件初始化流程图。
具体实施方式
下方结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。如图1，一种包含故障驱动单元的汽车远程监控系统，包括汽车、安装于汽车上的远程车载诊断终端以及远程控制中心；所述远程控制中心与所述远程车载诊断终端无线连接。所述系统还包括GPRS网络、GSM网络、控制器局域网CAN。其中，所述远程车载诊断终端进一步包括外围信号输入接口、MCU、CAN通信接口 2、通信单元7、GPS单元8、存储器单元20、电源单元、故障驱动单元6 ；外围信号输入接口、 CAN通信接口 2、通信单元7、GPS单元8、存储器单元20、电源单元、故障驱动单元6均与MCU 连接。存储器单元20与MCU作双向通讯。GPS单元8分别与MCU以及GPS网络连接；GPS网络与所述远程控制中心连接；MCU 与所述GPS单元8作双向通讯。CAN通信接口 2分别与MCU以及CAN连接；所述CAN与汽车的ECU连接；所述MCU 与所述E⑶作双向通讯。本实施例中，CAN通信接口 2通过数据线与CAN连接。仅为举例，局体实施时，也可在CAN通信接口 2与CAN之间设置一蓝牙接收模块，通过蓝牙接收模块实现CAN通信接口 2与CAN之间的无线连接。在本实施例中，汽车的E⑶指的是监控发动机用的E⑶以及监控安全气囊用的 ECU，仅为举例，具体实施时，还可以是多种不用用途的ECU，本实用新型不对其作出限定。通信单元7分别与MCU以及GPRS网络/GSM网络连接；GPRS网络/GSM网络与所述远程控制中心连接；MCU与所述通信单元作双向通讯。在本实施例中，通信单元7包括通信语音处理子单元和通信数据处理子单元；所述通信语音处理子单元与所述GSM网络作双向通讯；所述GSM网络与所述远程控制中心作双向通讯；所述通信数据处理子单元与所述GPRS网络作双向通讯；所述GPRS网络与所述远程控制中心作双向通讯。本实施例中，MCU包括MCU语音处理子单元和MCU数据处理子单元；所述MCU语音处理子单元与所述通信语音处理子单元连接；所述MCU数据处理子单元与所述通信数据处理子单元连接。CAN通信接口 2分别与所述MCU数据处理子单元以及控制器局域网CAN连接；控制器局域网CAN与汽车的E⑶连接；所述MCU与所述E⑶作双向通讯。所述远程车载诊断终端还包括外围信号输入接口 ；所述外围信号输入接口与所述 MCU语音处理子单元连接。[0044]所述远程车载诊断终端还包括第一按键51和第二按键52 ；所述外围信号输入接口包括第一输入接口 41和第二输入接口 42 ；第一按键51与第一输入接口 41连接；第二按键52与第二输入接口 42连接。两个按键具备一键接通功能，实现和远程控制中心之间的通话功能。所述电源单元与汽车自带的蓄电池连接。本实施例中，蓄电池为MV/12V蓄电池， 仅为举例，本实用新型不对其作出限定。电源单元包括应急电源32、可选择蓄电池供电或者应急电源供电的电源控制子单元31 ；所述蓄电池和应急电源32均与电源控制子单元31连接。在本实施例中，应急电源32为锂电池。所述远程车载诊断终端还包括LED驱动单元9 ；LED驱动单元9分别与MCU和故障驱动单元6连接；且故障驱动单元6与MCU作双向通讯。所述系统还包括故障指示灯、GPRS指示灯和电源指示灯；所述LED驱动单元分别与所述故障指示灯、GPRS指示灯、电源指示灯以及MCU连接。下面结合图1至图6进一步说明本实用新型实施例各个重要单元做一介绍。(I)MCU MCU主要起通讯协议转化和解析作用，可以解析和处理从远程控制中心接收到的指令，并发送给汽车E⑶，同时可以将从汽车E⑶返回的数据和GPS数据处理后经过通信单元7借助GPRS网络打包发给远程控制中心。图1中的CAN通信接口 2*K_Line，SCI接口同属于通信接口，M⑶通过该些通信接口实现对汽车ECU的远程检测、标定、故障诊断和控制。(2)存储器单元20 当网络信号不好或者当要查看汽车历史运行数据时(包括故障码、GPS信息和运行工况)，需要添加存储器单元。在本实施例中，存储器单元20为一焊接在远程车载诊断终端内的存储芯片。仅为举例，这样的安装方式，使其更牢固，不会因为汽车在行驶过程中的颠簸而造成存储器接触不良，从而引起数据丢失。具体实施时，存储器单元20也可以是一 SD卡，本实用新型不对其作出限定。本实施例的存储卡引脚具有双重功能，即可工作在存储模式，可以工作在SPI模式，不同的模式下，引脚的功能不同。存储模式多用于存储卡读写速度要求较高的场合，SPI模式则是以牺牲读写速度换取更好的硬件接口兼容性。由于SPI协议是目前广泛流行的通讯协议，大多数高性能单片机都配备了 SPI接口，接口连接相对简单。因此，在对存储卡读写速度要求不高的情况下采用SPI模式。如图2，当汽车行驶至信号忙或者需要查看其策划历史行程数据时，需要用到存储器单元20。MCU将处理后的故障码、运行工况和GPS数据保存至存储卡。当车行驶到网络信号好的区域时，通过GPRS网络将上述数据上报至远程控制中心。如果这里的存储器单元20是一个SD卡的话，该SD卡也能从远程车载诊断终端上取下来，通过个人电脑来读取存储器单元20对应的SD卡里的数据。本实施例所使用的存储卡的容量为2GB，存储和读取速度可根据需求设定。目前，
6存储卡主要存储的数据为汽车的各项ECU运行数据，及GPS坐标信息。其中，汽车的故障码可通过汽车E⑶通过CAN输入到MCU中；GPS和运行工况等数据是通过GPS网络获得数据，并通过GPS单元输入给MCU。当远程车载诊断终端接收到这些数据时，MCU对其进行处理，并保存至作为存储器单元20的存储卡中。当存储卡存满时，后面的数据都会自动将开始的数据覆盖，采取“先进先出”原则。读取存储卡数据的指令有三种1、开始时间、结束时间、数据类型；2、开始时间、数据类型、数据条数；3、读取存款卡里所有数据。(3) GPS 单元 8:本实施例中，采用GS-87单元，5V供电，输入、输出逻辑电平2. 8V，因此需要逻辑电平转换。将GPS数据通过74HC245转换成5V逻辑电平送至MCU输入捕捉，采集GPS信号。GPS网络对汽车的行驶工况、速度、位置等数据进行采集，把该些数据通过GPS单元8输送给MCU。如图3，由于GPS单元8接收数据是主动的，为了满足对经纬度、时间和日期的要求，选取规范抬头为$GPRMC的数据帧。存放GPS数据的数组判断接收到的$GPRMC时进入接收函数，判断接收到“*”后面两位数据时结束。(4)通信单元7:远程控制中心通过GPRS网络/GSM网络下达命令给通信单元，通信单元把命令输入给MCU。该些命令如调用存储器单元20中数据，或者对汽车ECU进行控制。完成调用数据的命令MCU调用存储器单元20中的数据，并把该些数据再重新经过通信单元通过GPRS网络/GSM网络输送给远程控制中心。本实施例中，本系统的通信单元使得本系统与远程控制中心既可以进行语音信息交互，又可以进行数据信息交互。这里仅为举例，其也可以仅完成语音信息交互或者仅完成数据信息交互。本系统通过外围信号输入接口、MCU语音处理子单元、通信语音处理子单元、GSM 网络实现与远程控制中心的语音信息交互。本系统通过汽车ECU、CAN、CAN通信接口、MCU数据处理子单元、通信数据处理子单元、GPRS网络实现与远程控制中心的数据信息交互。关于语音信息交互，举个例子，如汽车的主人可以通过第一按键51或第二按键 52，接通外围信号输入接口，并通过MCU语音处理子单元、通信语音处理子单元、GSM网络与远程控制中心通话，从而完成汽车主人与远程控制中心工作人员或专家的语音信息交互， 交流非常方便及时。关于数据信息交互，汽车E⑶的信息通过CAN、CAN通信接口、MCU数据处理子单元、 通信数据处理子单元、GPRS网络传输给远程控制中心。远程控制中心分析数据信息后，会有一个反馈信息再通过通信数据处理子单元、MCU数据处理子单元、CAN通信接口、CAN，再重新传输给汽车ECU，从而控制汽车的相关部件。GPRS理论带宽可达171. 21cbpS，采用高性能的通信单元，该单元采用3. 8V供电，接口电平逻辑2. 8V，需要电平转换接口电路对信号进行处理。[0080]另外，通信单元还有一个应用。汽车的主人可以通过电话的形式与远程控制中心联络。通过与远程控制中心沟通后，远程控制中心通过GPRS网络向MCU下达命令。比如，汽车的主人误把钥匙锁在车中。这时候汽车的主人无法打开汽车门，对其造成了很大的困扰。借助本实用新型的系统，汽车主人只需要打电话到远程控制中心，并在远程控制中心做一个身份验证，通过身份验证后，汽车主人向远程控制中心说出打开汽车门的要求。按照汽车主人的要求，远程控制中心通过GPRS网络发送命令，GPRS网络通过通信单元向MCU输入命令。MCU把该命令处理后，通过CAN输送给安装在汽车门上E⑶。汽车门上的ECU控制车门打开，汽车主人可以进入汽车，免除后顾之忧。这里再举一个例子2011年5月2日晚6时，唐先生带着3岁的女儿，从外面回家， 路过家附近的洗衣店时，停在洗衣店门前取衣服，“当时考虑取衣服很快，另外天气很热，车没熄火让女儿独自留在车内玩，当取好衣服回来时，发现车门被女儿不慎从里面锁了”。这时心急的唐先生隔着车玻璃安慰车内的女儿，同时给家里的妻子打电话，把备用钥匙送到洗衣店门口，15分钟后，妻子赶到才打开车门。在上面这个例子中，如果唐先生的汽车使用了本发明的系统，他可以直接打电话给远程控制中心，经过身份验证后，给远程控制中心发出打开车门的请求。远程控制中心接收到请求，并通过GPRS网络发送命令，GPRS网络通过通信单元向MCU输入命令。MCU把该命令处理后，通过CAN输送给安装在汽车门上E⑶。汽车门上的E⑶控制车门打开。这样短短几分钟就可以解决唐先生的问题。另外，当通信单元7开始工作时，MCU驱动LED驱动单元9，LED驱动单元9点亮 GPRS指示灯。(5)电源单元所述电源单元与汽车自带的蓄电池连接。本实施例中，蓄电池为MV/12V蓄电池， 仅为举例，本实用新型不对其作出限定。远程车载诊断终端通过电源单元可以实现自供电。即使在汽车的电源被切断后， 其也可以工作。在汽车正常供电时，电源控制子单元31选择蓄电池与MCU连通，由蓄电池为MCU 供电，同时蓄电池又为作为锂电池的应急电源充电。在汽车的自带蓄电池断电时，电源控制子单元31选择应急电源与MCU连通，由应急电源为MCU供电。这个好处也可以结合(4)通信单元7的应用例来说明。如果远程车载诊断终端无法自供电的话，在汽车的钥匙被锁进车里时，MCU是无法控制ECU去打开车门的。另外，电源单元正常工作时，MCU驱动LED驱动单元9，LED驱动单元9点亮电源指示灯。(6)故障驱动单元6 该单元的功能主要有a实时检测ECU信息，信息异常驱动系统报警；b模块及E⑶信息异常，故障驱动单元给LED驱动单元点亮故障指示灯。如图4，以汽车冷却液E⑶为例来说明故障驱动单元6的工作过程。首先检测冷却液的温度，并把该温度转换成电压值。判断该电压值是否在0. 15V到4. 5V之间。若是，则进入正常的发动机控制程序。如否，认为该值为故障值，则首先进行滤波与判定。下一步，一方面用一个固定代用值去代替冷却液温度对应的值，以不影响发动机的正常工作；另一方面把上述故障值输入给E⑶中的存储器。E⑶中的存储器通过CAN把故障值输入给MCU。MCU驱动故障驱动单元，故障驱动单元驱动LED驱动单元去点亮故障指示灯。同时MCU把故障值存储进存储器单元20中。同时MCU把故障值通过GPRS网络传输给远程控制中心进行诊断。当ECU中的监控传感器或执行器出现故障，系统的“故障驱动电路”启动，系统MCU 通过CAN总线读取E⑶中故障码，如整车断电不能读取E⑶中故障码，则系统MCU读取模块存储器中数据信息，将信息通过GPRS传输给控制中心报警。E⑶中监控电路，监控传感器的输入信号和控制执行器的输出信号，并将控制结果传递给MCU，由MCU判断传感器或执行器的工作是否正常，若监控的传感器或执行器出现故障，则MCU点亮故障指示灯。下面从整体上对整个系统对应软件做一个描述。如图5，远程车载诊断终端的整个软件包括硬件单元的初始化、GPS的接收与处理函数、存储卡的存取函数、CAN中断的接收函数以及基于K_Line，CCP和J1939协议与ECU 通信的函数。远程车载诊断终端上电后，模块自动初始化，其中故障码的读取是基于J1939协议主动接受，由MCU处理后采用主动上报机制，远程车载诊断终端上电后，模块白动初始化，其中故障码的读取是基于J1939协议主动接受，由MCU处理后采用主动上报机制，实时将故障码发送给远程控制中心。GPS信息主动接收后经MCU处理后存入存储卡，当远程控制中心请求时通过通信网络读取。如需获知汽车的运行工况，则可先向远程车载诊断终端发送连接E⑶指令，等连接成功之后，发送读取汽车运行工况的指令。另外可以发送读取ECU版本号指令，获知ECU的型号。当想断开与ECU的连接时，可以发送断开连接的指令，断开连接后，需要重新连接才能再次与远程车载诊断终端通信。系统防出错机理为当某用户通过远程控制中心对某车载模块进行请求时，此刻若有其他用户请求该模块，信息中心会提示后操做的用户有人正在操做，请稍后连接。如图6，远程车载诊断终端的硬件初始化包括寄存器初始化、串口初始化、存储卡并口的初始化、串口发送函数的初始化。串口初始化主要是设置串口的通信波特率，其中与GPRS模块通信的串口波特率是 115200，代码为 SCIIBHD = 0x00，SCI2BHD = 0x00，SCI2BDL = OxOB ；与 ECU 通信的串口 波率是10400，代码为SCI2BHD = 0x00, SCI2BDL = 0x78。程序设置两个存储卡通信率一个设为5001ib-ps代码为SPIBR = 0x42，为初始速率；另一个设为1Mbps，代码为SPIBR = 0x42，为正常时的通信速率。本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求1.一种包含故障驱动单元的汽车远程监控系统，其特征在于，包括汽车、安装于汽车上的远程车载诊断终端以及远程控制中心；所述远程控制中心与所述远程车载诊断终端无线连接；所述远程车载诊断终端进一步包括MCU、故障驱动单元；所述故障驱动单元与所述 MCU连接。
2.根据权利要求1所述的汽车远程监控系统，其特征在于，所述远程车载诊断终端还包括LED驱动单元；所述LED驱动单元分别与所述MCU和故障驱动单元连接；且所述故障驱动单元与所述MCU作双向通讯。
3.根据权利要求2所述的汽车远程监控系统，其特征在于，所述系统还包括故障指示灯；所述LED驱动单元分别与所述故障指示灯以及MCU连接。
专利摘要一种包含故障驱动单元的汽车远程监控系统，包括汽车、安装于汽车上的远程车载诊断终端以及远程控制中心；所述远程控制中心与所述远程车载诊断终端无线连接；所述远程车载诊断终端进一步包括MCU、故障驱动单元；所述故障驱动单元与所述MCU连接。所述远程车载诊断终端还包括LED驱动单元；所述LED驱动单元分别与所述MCU和故障驱动单元连接；且所述故障驱动单元与所述MCU作双向通讯。所述系统还包括故障指示灯；所述LED驱动单元分别与所述故障指示灯以及MCU连接。本系统的故障驱动单元能够实时检测从MCU中得到ECU数据，一旦发现异常立即进行系统报警，方便用户和远程控制中心进行及时问题处理，避免更大的损失。
文档编号G05B23/02GK202331191SQ20112037322
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者唐泉 申请人:唐泉